DE3006425A1

DE3006425A1 - Measuring level in bulk material or grain container - using rod electrode pairs in container wall which form field electrode

Info

Publication number: DE3006425A1
Application number: DE19803006425
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 4154 Tönisvorst Trappe
Original assignee: GEFI GmbH
Current assignee: GEFI GmbH
Priority date: 1980-02-21
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1981-09-10

Abstract

The level sensor is for bulk goods in a container and has at least three pairs of electrodes, one of which is fully immersed in the goods and acts as a reference electrode pair. The sensor performs reliable measurement of the level of the bulk goods. One pair of electrodes (6,12; 7,12) is placed outside the bulk material (4). At least one further pair of electrodes (6,13-16; 7,13-16) is placed between the uppermost and fully immersed electrode pairs. The electrodes are rod-shaped and are mounted vertically or horizontally with insulation in the container wall (1). The rod electrodes are divided into several sections so as to produce different electrode pairs. The container wall is used as an auxiliary electrode which forms a field sensed by the electrode pairs. The electrode responses are passed to a microprocessor (8) which is programmable to control the level.

Description

Füllstandsmesser für schüttfähige GüterLevel meter for bulk goods

Die Erfindung betrifft einen Füllstandsmesser für schüttfähige Güter in einem Behälter mit wenigstens drei Paar Elektroden, von denen ein Paar als Referenzelektrodenpaar vollständig im schüttfähigen Gut getaucht ist.The invention relates to a level meter for bulk goods in a container with at least three pairs of electrodes, one pair of which serves as a reference electrode pair is completely immersed in the pourable material.

Ein Füllstandsmesser der beschriebenen Gattung ist aus der DE-OS 27 11 799 bekannt. Er wird insbesondere für die Messung des Wasserstandes in einem Dampfkessel oder Dampfspeicher eingesetzt und hat sich insoweit bewährt. Dabei liefern die vollständig getauchten Referenzelektroden ein Vergleichssignal oder Eichsignal, mit dem die von den Meßelektroden gelieferten Werte korrigiert werden können. Das erfolgt mit Hilfe eines Steuergerätes, insbesondere eines Mikroprozessors, der die eingehenden Meß- und Referenzsignale vergleicht, die Meßsignale korrigiert und die korrigierten Signale weiterleitet. - Bei der Füllstandsmessung von schüttfähigen, körnigen Gütern ergeben sich Probleme dadurch, daß derartige Güter keine nennenswerte elektrische Leitfähigkeit und keine nennenswerten magnetischen Eigenschaften besitzen.A level meter of the type described is from DE-OS 27 11 799 known. It is used in particular to measure the water level in one Steam boiler or steam accumulator is used and has proven itself in this regard. Deliver at the same time the completely immersed reference electrodes a comparison signal or calibration signal, with which the values supplied by the measuring electrodes can be corrected. That takes place with the help of a control device, in particular a microprocessor, the compares incoming measurement and reference signals, corrects the measurement signals and the forwards corrected signals. - When measuring the level of pourable, granular goods arise problems in that such goods are not worth mentioning have electrical conductivity and no magnetic properties worth mentioning.

Eine Füllstandsmessung kann deswegen nur auf kapazi- tiver Basis erfolgen, da derartige Güter dielektrische Eigenschaften besitzen. Arbeitet man aber kapazitiv, dann ergeben sich trotz getauchter Referenzelektroden schwankende Meßwerte. Das gilt insbesondere dann, wenn der Füllstand in auch während der Füllung gemessen werden soll.A level measurement can therefore only be carried out on capacitive tiver Basis take place, since such goods have dielectric properties. Is working But if you are capacitive, fluctuations result despite immersed reference electrodes Readings. This is especially true if the level is in during filling should be measured.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Füllstand schüttfähiger Güter in einem Behälter zuverlässig zu messen.The object of the invention is to measure the level of pourable goods in reliably measure a container.

Diese Aufgabe wird mit einem Füllstandsmesser der eingangs beschriebenen Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Elektrodenpaar oberhalb und vollständig außerhalb des schüttfähigen Gutes und wenigstens ein weiteres Elektrodenpaar zwischen dem oberen und dem unteren Elektrodenpaar angeordnet sind.This task is carried out with a level meter of the type described at the beginning Type solved, which is characterized in that a pair of electrodes above and completely outside of the bulk material and at least one additional pair of electrodes are arranged between the upper and the lower electrode pair.

Das außerhalb und oberhalb des schüttfähigen Gutes angeordnete Elektrqdenpaar bildet ein weiteres Referenzelektrodenpaar, das zusammen mit dem vollständig in das schüttfähige Gut getauchte Elektrodenpaar verhältnismäßig stabile Bezugswerte liefert, die die Grundlage für die Auswertung des oder der Meßsignale von dem oder den teilweise getauchten Elektrodenpaaren liefert. Die Messung erfolgt kapazitiv, wobei die paarweisen Elektroden einen Kondensator, das Füllgut des Behälters und/oder der freie Luftraum im Behälter das Dielektrikum bilden.The pair of electrodes arranged outside and above the pourable material forms another pair of reference electrodes, which together with the completely in the pourable, well-immersed pair of electrodes, relatively stable reference values provides the basis for the evaluation of the measurement signal or signals from the or the partially submerged electrode pairs. The measurement is capacitive, wherein the paired electrodes a capacitor, the contents of the container and / or the free air space in the container forms the dielectric.

Es versteht sich, daß die Elektrodenpaare isoliert angeordnet sind. Dazu können sie isoliert an der Behälterwandung angebracht sein.It goes without saying that the electrode pairs are arranged in an insulated manner. For this purpose, they can be attached to the container wall in an isolated manner.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden stabförmig ausgebildet sind. Hier besteht die Möglichkeit, die Stäbe zur Bildung verschiedener Elektroden der Länge nach in mehrere Abschnitte zu unterteilen, wobei wenigstens der oberste und der unterste Abschnitt jedes Elektrodenpaares das obere bzw. untere Referenzelektrodenpaar bildet. Die Meßgenaugikeit hängt vom Teilungsabstand ab. Der zugehörige Mikroprozessor wird so programmiert, daß der Füllstand aus dem plötzlichen Abfall der Meßwerte von einem zum anderen der Abschnitte ermittelt wird. Bei hinreichend feiner Teilung kann der Füllstand auch kontinuierlich dadurch ermittelt werden, daß bei nur teilweiser Bedeckung eines Abschnittes ein Zwischenwert zwischen der völligen Bedeckung des darunterliegenden Abschnittes und der fehlenden Bedeckung bei dem darüberliegenden Abschnitt gemessen und ausgewertet wird.A preferred embodiment of the invention is characterized in that that the electrodes are rod-shaped. Here there is the possibility of the Rods to form different electrodes lengthwise into several sections to subdivide at least the top and bottom sections of each pair of electrodes forms the upper and lower reference electrode pair. The measurement accuracy depends on the Pitch from. The associated microprocessor is programmed so that the Level from the sudden drop in the measured values from one to the other of the sections is determined. If the graduation is sufficiently fine, the level can also be continuous can be determined by the fact that with only partial coverage of a section Intermediate value between the complete coverage of the section below and the missing coverage in the overlying section is measured and evaluated will.

Die Elektrodenpaare können im wesentlichen vertikal, aber auch im wesentlichen horizontal sowie unter einem Winkel zueinander angeordnet sein.The electrode pairs can be essentially vertical, but also in the be arranged substantially horizontally and at an angle to one another.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektrodenpaare mit Abstand nebeneinander angeordnet sind, d.h. über den Querschnitt des Behälters verteilt sind. Dann kann nämlich der zugeordnete Mikroprozessor bei Vorgabe einer mathematischen Formel für die abgeböschte Oberfläche des Füllgutes je nach der Zahl der vorhandenen Elektrodenpaare eine.beliebig genaue Berechnung des vom Füllgut eingenommenen Raumes vornehmen.A preferred embodiment of the invention is characterized in that that several pairs of electrodes are spaced apart, i.e. across are distributed across the cross-section of the container. Then the assigned microprocessor can when specifying a mathematical formula for the sloped surface of the product any exact calculation depending on the number of electrode pairs present the space occupied by the product.

Zum Aufbau des erforderlichen elektrischen Feldes dient eine Hilfselektrode, die nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung von der Behälterwandung gebildet ist.An auxiliary electrode is used to build up the required electric field, formed by the container wall according to a preferred embodiment of the invention is.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen Behälter für schüttfähigen Füllgut mit einem zugeordneten Füllstandsmesser.In the following an embodiment shown in the drawing is shown the invention explained; the single figure shows a schematic representation Cross section through a container for pourable filling material with an associated one Level meter.

Der in der Figur dargestellte Behälter 1 dient zur Aufnahme einesSchütXgutes, das über einen Einfülltrichter 2 dem Behälter aufgegeben wird und durch eine Abzugseinrichtung 3 aus dem Behälter entnommen werden kann. Einfülltrichter 2 und Abzugseinrichtung 3 können an sich bekannte Absperrorgane aufweisen. Das dem Behälter 1 aufgegebene Schüttgut 4 bildet einen Böschungswinkel 5.The container 1 shown in the figure is used to hold a bulk material, which is fed to the container via a hopper 2 and by a take-off device 3 can be removed from the container. Feed hopper 2 and take-off device 3 can have shut-off devices known per se. The abandoned container 1 Bulk material 4 forms an angle of repose 5.

Zur Messung des Füllstandes im Behälter 1 dienen zwei stabförmige Elektrodenpaare 6,7, die an einen Mikroprozessor 8 angeschlossen sind, der die von den Elektrodenpaaren 6,7 aufgenommenen und verarbeiteten Meßwerte an eine Steuereinrichtung 9 oder an ein Anzeigegerät weitergibt.To measure the level in the container 1 are two rod-shaped Electrode pairs 6,7, which are connected to a microprocessor 8, which of the electrode pairs 6,7 recorded and processed measured values to a control device 9 or to a display device.

Die Füllstandsmessung erfolgt kapazitiv zwischen den beiden Elektroden lo,11 jedes Elektrodenpaares 6 bzw. 7. Das Dielektrikum wird vom Schüttgut 4 oder von der darüber befindlichen Luft gebildet.The level measurement is carried out capacitively between the two electrodes lo, 11 of each pair of electrodes 6 or 7. The dielectric is from the bulk material 4 or formed by the air above it.

Zum Aufbau des elektrischen Feldes ist die Wandung des Behälters 1 als Hilfselektrode geschaltet und es sind die Elektrodenpaare 6,7 gegenüber der Wandung des Behälters 1 elektrisch isoliert.The wall of the container 1 is used to build up the electric field connected as an auxiliary electrode and there are the pairs of electrodes 6.7 opposite the Wall of the container 1 electrically isolated.

Wie man der Figur entnimmt, sind beide Elektrodenpaare 6,7 in mehrere Abschnitte 12 bis 17 unterteilt, wobei jeder Abschnitt ein gesondertes Elektrodenpaar bildet, das unabhängig von den anderen an den Mikroprozessor 8 angeschlossen ist. Der Mikroprozessor 8 ist so programmiert, daß er die Meßwerte der einzelnen Abschnitte 12 bis 17 nacheinander abfragt und sie dann verarbeitet. Der jeweils oberste Abschnitt 12 soll sich ständig oberhalb der Böschung 5 befinden, während der jeweils unterste Abschnitt 17 ständig in das Füllgut 4 getaucht sein soll. Dadurch bilden der oberste Abschnitt 12 und der unterste Abschnitt 17 jeweils eino Referenzelektrodenpaar, das Meßsignale als Bezugsgröße für die Auswertung der Meßsignale der übrigen Abschnitte 13 bis 16 liefert.As can be seen from the figure, both pairs of electrodes 6, 7 are several Sections 12 to 17 divided, each section having a separate pair of electrodes forms, which is connected to the microprocessor 8 independently of the others. The microprocessor 8 is programmed so that it the measured values of the individual sections 12 to 17 interrogates and then processes them. The topmost section 12 should be constantly above the slope 5, while the lowest Section 17 is to be constantly immersed in the filling material 4. This will form the topmost Section 12 and the lowest section 17 each have a pair of reference electrodes, the measurement signals as a reference value for the evaluation of the measurement signals of the remaining sections 13 to 16 returns.

Der Mikroprozessor 8 kann auf unterschiedliche Weise programmiert werden. Mit einem bestimmten Programm kann z.B. der Füllstand aus dem plötzlichen Abfall der Meßwerte von einem zum anderen der Abschnitte ermittelt werden. Mit einem anderen Programm kann die Messung des Füllstandes kontinuierlich dadurch erfolgen, daß bei nur teilweiser Bedeckung eines Abschnittes ein Zwischenwert zwischen der völligen Bedeckung des darunterliegenden Abschnittes und fehlende Bedeckung bei darüberliegendem Abschnitt gemessen wird. Aus diesen Werten errechnet der MikroprOzessor die prozentuale Bedeckung des mittleren Abschnittes und somit die tatsächliche Füllhöhe.The microprocessor 8 can be programmed in different ways will. With a certain program, for example, the fill level can be determined from the sudden Decrease in the measured values from one to the other of the sections can be determined. With a In another program, the level can be measured continuously by that with only partial coverage of a section an intermediate value between the complete coverage of the underlying section and lack of coverage overlying section is measured. The microprocessor calculates from these values the percentage coverage of the middle section and thus the actual filling level.

Die in der Figur dargestellte Anordnung mit zwei im Abstand voneinander und über den Querschnitt des Behälters 1 verteilten Elektrodenpaaren 6 bzw. 7 ermöglicht aber auch eine verhältnismäßig genaue Berechnung des vom Füllgut eingenommenen Raumes unter Berücksichtigung der Böschung 5, wenn der Mikroprozessor mit entsprechenden mathematischen Formeln und Angaben über den Böschung winkel programmiert wird.The arrangement shown in the figure with two in the Distance from one another and over the cross section of the container 1 distributed electrode pairs However, 6 and 7 also enable a relatively precise calculation of the amount of the filling material occupied space taking into account the slope 5 when the microprocessor programmed with appropriate mathematical formulas and information about the slope angle will.

Es versteht sich, daß die Füllstandsmessung um so genauer wird, je enger die Teilung der Abschnitte 12 bis 17 ist und/oder je mehr Elektrodenpaare 6 bzw. 7 über den Querschnitt des Behälters 1 verteilt angeordnet werden.It goes without saying that the level measurement becomes more accurate the more it is The closer the division of the sections 12 to 17 is and / or the more electrode pairs 6 and 7 are arranged distributed over the cross section of the container 1.

Claims

Claims: 1.) Level meter for bulk goods in a v a container with at least three pairs of electrodes, one pair of which serves as a pair of reference electrodes is completely immersed in the pourable material, characterized in that a Electrode pair (6,12; 7,12) outside of the pourable material (4) and at least another pair of electrodes (6,13-16; 7,13-16) between the top and bottom Electrodes are arranged.

2. Level meter according to claim 1, characterized in that the electrode pairs (6,7) are attached to the container wall (1) in an insulated manner.

3. Level meter according to claim 1 or 2, characterized in that that the electrode pairs (6,7) are rod-shaped.

4. Level meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the rods to form different electrodes in several sections (12-17) are divided.

5. Level meter according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the electrode pairs (6,7) essentially are arranged vertically.

6. Level meter according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the electrode pairs (6,7) are essentially horizontal are arranged.

7. Level meter according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the electrode pairs (6,7) are at an angle to one another are arranged.

8. level meter according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that several pairs of electrodes (6,7) are spaced apart are arranged.

9. Level meter according to one or more of claims 1 to 8, characterized by an auxiliary electrode for building up a field.

10. level meter according to claim 9, characterized in that the auxiliary electrode is formed by the container wall (1).